b Zuletzt im Frühjahr gerieten Schimmelpilzgifte durch mehr als 2000 Tonnen Aflatoxin-kontami-nierten Futtermais aus Serbien in den Blick der Öffentlichkeit. Die EU hat in den letzten Jahren neue Grenzwerte für Mykotoxine festge-setzt; sie sind Ausdruck dafür, dass Politik und Öffentlichkeit Schim-melpilzgifte zunehmend als Le-bensmittelkontaminanten wahr-nehmen.3–6) Europaweit existieren Grenzwerte für elf Mykotoxine in verschiedenen Lebensmitteln, eini-ge weitere, zum Beispiel für Ergot -alkaloide und die T-Toxine, sind derzeit in der Diskussion (Tabelle).

Parallel zur Grenzwertsetzung entwickln Forschungseinrichtun-gen, private Laboratorien sowie Überwachungsämter weltweit neue Analysenverfahren zur Bestim-mung von Mykotoxinen in Lebens- und Futtermitteln. So hat die EU-Komission das Europäische Komi-tee für Normung (CEN) damit be-auftragt, vier Analysenverfahren (die Mandate Food M/520 und Feed M/521–523) zu entwickeln

und zu validieren, um sie als euro-päische Norm zu etablieren.

Zu einer leistungsfähigen Analy-tik gehören neben Kalibrier- und Messfähigkeit Maßnahmen zur Qualitätssicherung. Einen wesent-lichen Beitrag leisten hierbei zerti-fizierte Referenzmaterialien, ZRM, deren regelmäßiger Einsatz in der ISO 17025 für akkreditierte Prüfla-boratorien Pflicht ist.

Schimmelpilzgifte: Bedeutung, Vorkommen, Toxikologie

b Mit mehr als 500 bisher be-kannten Verbindungen sind Myko-toxine eine chemisch sehr hetero-gene Gruppe natürlich vorkom-mender Gifte, die durch Schimmel-pilze gebildet werden und in Le-bens- und Futtermitteln auftreten können. Seit Jahrhunderten wer-den Mykotoxine mit Vergiftungen durch den Verzehr verdorbener Le-bensmittel in Verbindung gebracht. Mykotoxine sind beispielsweise Krebs erregend, schädigen das Im-munsystem oder verursachen Fehl-

bildungen bei Embryonen. Sie tre-ten weltweit auf und sind daher auch ein ökonomisches Problem: Nach Schätzungen der Food and Agricultural Organization sind weltweit etwa ein Viertel aller Nah-rungsmittel mit Mykotoxinen kon-taminiert,1) wodurch etwa eine Mil-liarde Tonnen an Agrarprodukten vernichtet werden muss.

Zu den wichtigsten Mykotoxin-bildenden Schimmelpilzen gehören Spezies der Gattungen Aspergillus, Penicillium und Fusarium. Unter gemäßigten Klimabedingungen sind Fusarium-Spezies vorherr-schend, die insbesondere auf Ge-treide und Getreideprodukten eine Menge unterschiedlicher Toxine produzieren. Zu den wichtigsten Fusarium-Toxinen gehören Tricho-thecene von Typ A (z. B. T-2 Toxin) und Typ B (z. B. Deoxynivalenol), die vorrangig auf den Verdauungs-trakt wirken und das Immunsys-tem beeinträchtigen, sowie das estrogen wirkende Zearalenon (Ab-bildung 1).2)

Rückführbarkeit, Homogenität, Haltbarkeit

b Das Sortiment an ZRM für die Mykotoxinanalytik ist momentan begrenzt, daher entwickelt die BAM Bundesanstalt für Materialfor-schung und Prüfung neue. Zu den aktuellen und abgeschlossenen ZRM-Projekten zählen solche Mykotoxin-Matrix-Kombinationen,

Matthias Koch, Robert Köppen

In den letzten Jahren hat die Europäische Union neue Grenzwerte für Schimmelpilzgifte in Lebensmitteln

festgelegt, weitere werden diskutiert. Parallel dazu sind neue Referenzmaterialien erforderlich.

Qualitätssicherung für Mykotoxin-analytik: Referenzmaterialien

BAnalytikV

O

OH H

HO

O

O

O

OH OH

OH

Zearalenon (ZEN) Deoxynivalenol (DON)

i-BuOCO

H OAc

OH

OAc

T-2 Toxin

Abb. 1. Chemische Strukturen der gängigsten Fusarium-Mykotoxine.

Nachrichten aus der Chemie| 61 | September 2013 | www.gdch.de/nachrichten

920

für die EU-Grenzwerte bereits exis-tieren: Ochratoxin A in Kaffee (ERM-BD475) und Wein (ERM-BD476), Fusarium-Toxine in Wei-zen (ERM-BC600), Zearalenon in Maiskeimöl (ERM-BC715). Dazu kommen solche, für die Grenzwer-te in der Diskussion sind: T-2/HT-2 Toxin in Haferflocken (ERM-BC720) sowie Ergot alkaloide in Roggenmehl.

Ein ZRM ist ein Referenzmate-rial mit einem Zertifikat, das Un-sicherheit und Vertrauensniveau für mindestens einen Merkmals-wert angibt. Diese Werte sind mit einem Analysenverfahren ermit-telt, mit dem ihre Rückführbar-keit auf die entsprechende SI-Ein-heit erfolgt.7) ZRM können eine Schlüsselrolle bei Verfahrensvali-dierungen sowie Eignungstests übernehmen und eignen sich da-zu, die Genauigkeit von Analy-senverfahren im eigenen Labor zu bewerten.8) Darüber hinaus die-nen sie zur Messunsicherheitsab-schätzung oder zur Kalibrierung von Messinstrumenten. Diese un-terschiedlichen Anwendungsbe-reiche setzen voraus, dass Homo-genität und Stabilität der ZRM so-wie ihre Merkmalswerte und de-ren Messunsicherheit umfassend und zuverlässig charakterisiert sind.

Grundlegende Richtlinien für Herstellung und Zertifizierung von RM stehen in den ISO-Guides 34 und 35,9,10) die auch bei den euro-päischen Referenzmaterialien (ERM) gelten.11) Abbildung 2 (S. 922) zeigt den Prozess zur Ent-wicklung eines Mykotoxin-ZRM.

Um ZRM an reale Proben anzu-passen, wird bei der Herstellung auf möglichst natürlich belastete Matrices zurückgegriffen. Die Ana-lytgehalte von ZRM sollen im Be-reich aktueller Grenzwerte liegen (Tabelle), was z. B. durch Vermi-schen unterschiedlich konatmi-nierte Materialien einer Grundma-trix erreichbar ist. Das konfektio-nierte Referenzmaterial wird an-schließend einer Homogenitätsstu-die unterzogen. Ziel dabei ist, die Ununterscheidbarkeit der einzel-

nen Einheiten einer ZRM-Charge mit der einfaktoriellen Varianzana-lyse (analysis of variance, Anova) nachzuweisen.

Bei organischen Analyten be-stimmen hauptsächlich tempera-tur- und zeitabhängige Abbaupro-zesse die Stabilität des Referenzma-terials. Um diese zu untersuchen, wird das Referenzmaterial einer be-schleunigten Alterung unterzogen, bei der Temperatur und Lagerungs-zeit variieren. Ein Arrhenius-Mo-dell liefert kinetische Daten wie Re-aktionsgeschwindigkeitskonstan-ten und Aktivierungsenergien. Mit ihnen lässt sich die Haltbarkeit des ZRM abschätzen.

Nach der Freigabe sind ZRM im Webshop der BAM verfügbar (www.webshop.bam.de). Insbeson-dere das Institute for Reference Ma-

terials and Measurements (IRMM) der EU im belgischen Geel hat eine Reihe weiterer Mykotoxin-ZRM für die Lebensmittelanalytik entwi-ckelt (Tabelle).

Im Rahmen des post-certifi-cation monitorings kontrolliert der jeweiliger Hersteller jährlich das ZRM. Hauptsächlich zwei Verfah-ren dienen dazu, die Merkmalswer-

Mykotoxin-Grenzwerte für Lebensmittel in der EU sowie verfügbare Zertifizierte Referenzmaterialien (ZRM). aBabynahrung; bim Zertifizierungsprozess; cgemeinsam von BAM und dem Bundesinstitut für Risikobewertung,

BfR, entwickeltes ZRM „Ergotalkaloide in Roggenmehl“ (Quelle: Comar – Internationale Datenbank für ZRM –

www.comar.bam.de)

VV Zurzeit existieren in der EU Grenzwerte für elf

Mykotoxine in unterschiedlichen Lebensmitteln,

weitere sind in der Diskussion.

VV Ein Instrument für die Qualitätssicherung in der

Mykotoxinanalytik sind zertifizierte Referenzma-

terialien (ZRM).

VV ZRM eignen sich dazu, Analysenverfahren zu

validieren und deren Genauigkeit abzuschätzen.

b QUERGELESEN

Mykotoxin Abkürzung Lebensmittel Grenzwerte

[μg � kg–1]

ZRM

Aflatoxine B1 Nüsse, Trockenfrüchte,

Getreide, Mais, Gewürze

(0,1)a, 2–8 BCR262R

BCR263R

BCR264

BCR375

BCR385R

BCR401

BCR401R

ERM-BE375

ERM-BE376

� (B1/2, G1/2) 4–15

M1 Milch (0,025)a, 0,05 ERM-BD282

ERM-BD283

ERM-BD2834

Ochratoxin A OTA Getreide, Kaffee, getrocknete Weintrauben, Wein, Wein-

basierte Getränke, Traubensaft,

Gewürze, Süßholz/Lakritz

(0,5)a, 2–80 BCR471

ERM-BD475

ERM-BD476

Trichothecene DON Getreide, Mais, Pasta (200)a, 500–1750 BCR377

BCR396

ERM-BC600c

T-2 / HT-2 in Diskussion in Diskussion ERM-BC720b

Zearalenon ZEN Getreide, Mais, Maiskeimöl (20)a, 50–400 ERM-BC600

ERM-BC715b

ERM-BC716

ERM-BC717

Fumonisine � (FB1/2) Mais (200)a, 800–4000 –

Patulin PAT Wein-basierte Getränke, Traubensaft, Apfelprodukte

(10)a, 25–50 –

Ergotalkaloide EA in Diskussion in Diskussion BAM-BfR-ZRMb,c

Nachrichten aus der Chemie| 61 | September 2013 | www.gdch.de/nachrichten

921Analytik BBlickpunktV

te zu zertifizieren: hausinterne Zer-tifizierungen mit einem besonders qualifizierten Messverfahren (z. B. einem Primärverfahren) oder exter-ne Ringversuche, an denen sich entsprechend qualifizierte und er-fahrene Laboratorien beteiligen. Zu jedem zertifizierten Merkmalswert gehört eine kombinierte Messunsi-cherheit (u), die neben der Restin-homogenität des Materials die Streuung der Messdaten aus einem Ringversuch, die Reinheit der Kali-brierstandards sowie einen Beitrag zur Rückführbarkeit berücksich-tigt. Die erweiterte Messunsicher-heit (U) wird üblicherweise durch Anwendung eines Erweiterungs-faktors (k = 2) auf einem Vertrau-ensniveau von etwa 95 % angege-ben.12)

Fazit und Ausblick

b ZRM sind ein wichtiges Instru-ment der Qualitätssicherung bei Überwachung von Mykotoxin-Grenzwerten in Lebensmitteln. Aufgrund der weltweiten Handels-wege und der steigenden Ansprü-che an Lebensmittelsicherheit und Verbraucherschutz wird ihre Be-deutung wachsen. Bei der Entwick-lung von Referenzmaterialien für Mykotoxine liegt spezieller Fokus auf maskierten Mykotoxinen, ins-besondere auf natürlichen Zucker- und Sulfat-Konjugaten, die maß-geblich zur Gesamtbelastung bei-tragen können [siehe diese Nachr. S. 916].

Literatur

1) W. Mücke, Ch. Lemmen, Schimmelpilze.

Vorkommen, Gesundheitsgefahren,

Schutzmaßnahmen. Ecomed-Verlag,

Landsberg am Lech, 2004.

2) R. Köppen, M. Koch, D. Siegel, S. Merkel, R.

Maul, I. Nehls, Appl. Microbiol. Biotech-

nol. 2010, 86, 1595–1612.

3) European Regulation No 123/2005:

Amending Regulation (EC) No 466/2001

as regards ochratoxin A, 2005.

4) European Regulation No 1881/2006:

Maximum levels for certain contami-

nants in foodstuffs, 2006.

5) European Regulation No 1126/2007:

Amending Regulation (EC) No 1881/

2006 setting maximum levels for cer-

tain contaminants in foodstuffs as re-

gards Fusarium toxins in maize and

maize products, 2007.

6) European regulation No 105/2010:

Amending Regulation (EC) No 1881/2006

setting maximum levels for certain con-

taminants in foodstuffs as regards och-

ratoxin A, 2010.

7) ISO-Guide 30: Terms and definitions

used in connection with reference ma-

terials, 1992.

8) H. Emons, T. P. J. Linsinger, B. M. Gawlik,

Trends Anal. Chem. 2004, 23, 442–449.

9) ISO-Guide 34: General requirements for

the competence of reference materials

producers, 2000.

10) ISO-Guide 35: Reference materials –

General and statistical principles for

certification, 2006.

11) www.erm-crm.org.

12) ISO/IEC Guide 98–3:2008 – Uncertainty

of measurement – Part 3: Guide to the

expression of uncertainty in measure-

ment, GUM, 1995.

Matthias Koch, Jahrgang 1968, promovierte

im Jahr 1999 an der Humboldt-Universität

Berlin in analytischer Chemie. Seitdem ist er

wissenschaftlicher Mitarbeiter an der BAM

Bundesanstalt für Materialforschung und Prü-

fung und leitet seit 2013 den Fachbereich Le-

bensmittelanalytik matthias.koch@bam.de

Robert Köppen, Jahrgang 1978, promovierte

2008 an der Humboldt-Universität Berlin in ana-

lytischer Chemie. Als wissenschaftlicher Mitar-

beiter der BAM befasst er sich seitdem mit Ver-

fahrensentwicklung in der Lebensmittelanalytik.

Abb. 2. Herstellung und Zertifizierung eines Referenzmaterials nach dem Prozess für Europäische Referenz -

materialien ERM.

Beschaffung desKandidatenmaterials

Präparationz. B. Trocknung, Mahlung,

Siebung, Homogenisierung,Konfektionierung

Homogenitätstest- Analyse von Stichproben- Auswertung mittels ANOVA

Stabilitätstest(Isochrone) Kurz- und

Langzeit- Stabilitätsstudie

Datenauswertung- statistische Berechnungen- Messunsicherheitsbudget- Lagerfähigkeit des ZRM

Entwurf vonZertifizierungsreport

und Zertifikat

Freigabe

Zertifizierungsanalysen- externer Ringversuch- hausinterne Analysen

- Lagerung und Verkauf- Stabilitätsmonitoring

Review durch:���������� ������������- ERM®-Technisches Komitee

Planung- Festlegung von Analyt und

Matrix- Zielgehalte/Unsicherheiten- Antrag beim BAM-���� ������������

- Antrag bei ERM®

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922 BBlickpunktV Analytik

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